Verfahren und Schaltungsanordnung zur Simulation von bei πnatrixadressiβrten Displays auftretenden Posel- und
Subpixeldefekten
Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Schaltungsanordnung zur Simulation von bei matrixadressierten Displays auftretenden Pixel- und Subpixeldefekten.
Die Wiedergabe von Fernsehsignalen erfolgte in der Vergangenheit vorwiegend über Kathodenstrahlbildröhren. Seit geraumer Zeit kommen zunehmend Wiedergabesysteme zum Einsatz, die einen flachen Bildschirm aufweisen und bei denen jeder Bildpunkt über einer mat xförmige Adressierung direkt ansteuerbar ist. Der artige Wiedergabekonzepte sind unter den Begriff Plasmabild- schirm oder LCD- Bildschirm bekannt geworden.
Bei den Plasmabildschirmen handelt es sich um eine Matrix aus kleinen Gasentladungsbereichen, von denen jeweils drei nebeneinander liegende ein Bildelement repräsentieren. Ein solches Bildelement wird als Pixel bezeichnet, die drei zugehörigen Gasentladungsbereiche repräsentieren die Subpixel.
Bei den oben angesprochenen LCD-Bildschirmen, handelt sich um matrix- förmige Flüssigkristall-Anzeigevorrichtungen. Auch hier wird ein Bildpunkt oder Pixel durch drei nebeneinander liegende Flüssigkristallszellen gebildet, die die Farben rot, grün und blau repräsentieren und ebenfalls als Subpixel bezeichnet werden.
Zu der Kategorie der matrixadressierten Displays gehören aber natürlich auch Projektions-Anzeigeeinrichtungen, die sich einer im Strahlengang einer Lichtquelle befindlichen Matrix von Bildelementen bedienen, wie z. B. Rückprojektions-Bildschirme oder Videoprojektoren. Die Matrix von Bildelementen arbeitet dabei nach dem Reflektionsprinzip wie z.B. bei LCOSs (Liquid Crystal On Silicon) oder DiVIDs (Digital Micromirror Device) oder nach dem Durchlichtprinzip wie z. B. LCDs (Liquid Crystal Display).
Alle diese beispielhaft genannten Anzeigeeinrichtungen haben vom Prinzip her gemeinsam, dass, wie bereits oben erwähnt, eine Matrix von Bildelementen vorgesehen ist, welche durch eine jeweils auf die Displayart abgestimmte Ansteuerschaltung im Abhängigkeit vom Videosignal ansteuerbar ist.
Bedingt durch den komplexen Aufbau solcher matrixförmiger Anzeigeeinrich- tungen, lässt es sich bei vertretbarem Fertigungsaufwand nicht vermeiden, dass einige der vielen Pixel oder Subpixel fehlerhaft sind. Dabei treten sehr unterschiedliche Fehlerbilder auf, sowohl was die Subpixel selbst betrifft, als auch bezüglich des Auftretens derartigen Fehler in unterschiedlichen Bereichen der Bildschirmfiäche (Randbereich, Mitte) als auch hinsichtlich der Wirkung der auftretenden Fehler in Verbindung mit dem dargestellten Videobild (Helligkeit, Farbe). So kann ein Subpixel z. B. immer eingeschaltet oder immer ausgeschaltet sein oder es kann unkontrolliert flackern. Abhängig von der Fehlerart und davon welcher Grundfarbe das fehlerhafte Subpixel angehört, wird sich je nach der Farbe und Helligkeit der Nachbarpixel ein unterschiedliches Fehlerbild einstellen. Es ist nun unter diesen Umständen sehr aufwändig zu beurteilen, welche Fehlerhäufungen im vorstehend beschriebenen Sinn als qualitativ noch akzeptabel angesehen werden können, weil zu einer Beurteilung entsprechende Displays aus dem Fertigungsprozess handselektiert werden müssen. Das gezielte Erzeugen von bestimmten Fehlerbilder im Fertigungsprozess ist aufgrund der Komplexität nur sehr schwer möglich.
Um hier nun Abhilfe zu schaffen ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren anzugeben, das es erlaubt, die vorstehend angesprochenen Pixel- und/oder Subpixeldefekte, sowie deren Häufung auf einem Bildschirm zu simulieren und auf diese Wiese Beurteilungskriterien zu schaffen, welche Fehlerbilder für den praktischen Einsatz noch tolerabel sind.
Weiterhin gehört es zur Aufgabe, eine Schaltungsanordnung zur Simulation von bei matrixadressierten Displays auftretenden Pixel- und Subpixeldefekten anzugeben.
Gelöst wird die Aufgabe durch ein Verfahren gemäß Patentanspruchs 1 , sowie durch eine Schaltungsanordnung nach den Merkmalen des Patentanspruchs 3.
Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass die Fehlerbilder bereits vor der eigentlichen Displayansteuerung in den Datenstrom, mit dem die
Displayansteuerung beaufschlagt wird, eingemischt werden, wodurch ein sehr einfaches Verändern der Fehlerbilder einerseits und eine vom Displaytyp unabhängige Darstellung der Fehlerbilder ermöglicht wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
Das erfindungsgemäße Verfahren und die Schaltungsanordnung zur Durchführung des Verfahrens sind nachfolgend in Verbindung mit den Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 eine Schaltungsanordnung zur Erzeugung von Pixel- und/oder Subpixeldefekten in einem Ansteuersignal für einen Bildschirm.
Fig. 2 ein Detail der Schaltungsanordnung nach Fig. 1
Gemäß der Darstellung im Fig. 1 wird ein Videodatensignal 1 einer Video- datenverarbeitungseinhe it 2 zugeführt. In dieser Videodatenverarbeitungs- einheit 2 wird aus dem Vi ideodatensignal 1 einerseits ein R-G-B-Signal 10 erzeugt und anderseits e in Horizontalsynchronisationssignal 9 und ein Vertikal- Synchronisationssignal 8. Das in der Videodatenverarbeitungseinheit 2 erzeugte R-G-B-Signal 10 wird über ein Schaltarray 5 auf eine Bildschirmansteuerschaltung 6 durchgeschaltet, die ebenfalls mit dem Horizontalsynchro- nisationssignal 9 und dem Vertikalsynchronisationssignal 8 aus der Videodatenverarbeitungseinheit 2 beaufschlagt ist. Die Bildschirmansteuerschaltung 6 ihrerseits steuert den Bildschirm 7 an, so dass im Normalfall auf dem Bildschirm 7 ein Bild erscheint das dem Videodatensignal 1 entspricht.
Um nun Pixel- und/oder Subpixeldefekte zu simulieren, kommt eine programmierbare Pixeldefekt-Simulationseinheit 3 zum Einsatz, die einerseits mit dem Horizontalsynchronisationssignal 9 und dem Vertikalsynchronisationssignal 8 aus der Videodatenverarbeitungseinheit 2 beaufschlagt ist und anderseits eine Verbindung zu einer Programmiereinrichtung 4 aufweist. Über die Programmiereinrichtung 4 werden der programmierbaren Pixeldefekt-Simulationseinheit 3 Pixelfehlerdaten bzw. Subpixelfehlerdaten übergeben, wobei diese Fehler- daten einerseits die Art der Fehler und andererseits die Lage der Fehler auf der Bildschirmfläche definieren.
Aus den angesprochenen Pixelfehlerdaten erzeugt die programmierbare Pixeldefekt-Simulationseinheit 3 einerseits ein R'-G'-B'-Signal 11 , das die jeweili- gen Pixel bzw. Subpixelfehler darstellt, anderseits erzeugt die programmierbare Pixeldefekt-Simulationseinheit 3 aus dem Horizontalsynchronisationssignal 9 und dem Vertikalsynchronisationssignal 8 sowie den Datenteilen, die die Lage des jeweiligen Fehlers auf dem Bildschirm definieren, ein Schaltsignal 18, mit dem das Schaltarray 5 derart beaufschlagt wird, dass das R'-G'-B'-Signal 11 , das die programmierbare Pixeldefekt-Simulationseinheit ebenfalls erzeugt hat, kurzzeitig auf die Eingänge der Bildschirmansteuerschaltung 6 aufgeschaltet
wird. Nach Ablauf der durch die Pixelfehlerdaten definierten Zeit schaltet die programmierbare Pixeldaten-Simulationseinheit 3, das Schaltarray 5 wieder in seinen Ausgangszustand zurück, so dass das normale R-G-B-Signal 10 wieder auf die Bildschirmansteuerschaltung 6 durchgeschaltet ist.
Durch dieses kurzzeitige Aufschaltung des R'-G'-B '-Signals 11 auf die Bildschirmansteuerschaltung 6, wird der entsprechenden Pixelfehler an der gewünschten Stelle auf dem Bildschirm 7 dargestellt.
Es ist an dieser Stelle noch hervorzuheben, dass natürlich eine Vielzahl von Pixel- bzw. Subpixeldefektfehlerdaten über die Programmiereinrichtung 4 in die programmierbare Pixeldefekt-Simulationseinheit 3 eingegeben werden, so dass auf die beschriebene Weise eine große Anzahl von Pixel- bzw. Subpixeldefekten innerhalb eines Videobildes darstellbar ist.
Ein Beispiel für die Funktionsweise der programmierbaren Pixeldefekt-Simulationseinheit 3 wird nachfolgend in Verbindung mit der Figur 2 näher erläutert.
Über die Programmiereinrichtung 4 werden Pixeldefekte bzw. Subpixeldefekte definiert, die dann in Form vom Binärdaten in einen Speicher 12 der Programmierbaren Pixeldefekt-Simulationseinheit 3 übertragen werden. Die im Speicher 12 enthaltenen Binärdaten beinhalten einerseits eine Information darüber wie das R'-G'-B'-Signal aussehen soll, um die jeweiligen Pixeldefekte darzustellen und anderseits eine Information darüber, an welcher Stelle des Bild- schirms die jeweiligen Fehler erscheinen sollen. Im Ausführungsbeispiel sind die letztgenannte Information, also die, die sich auf den Ort der Darstellung auf dem Bildschirm beziehen, Zählwerte, mit denen ein Komparator 13 beaufschlagt wird. Dem Komparator 13 wird weiterhin der Zählerstand eines Zählers 14 zugeführt, wobei der Zähler 14 in Abhängigkeit des Horizontalsynchroni- sationssignals 9 bzw. des Vertikalsynchronisationssignals 8 auf einen definierten Zählerwert gesetzt wird. Von diesem definierten Zählerwert zählt der Zähler 14 die Taktsignale eines auf das Horizontalsynchronisationssignals 9
bzw. des Vertikalsynchronisationssignals 8 synchronisierten Taktgenerators 15 und bietet den Zählerstand dem Komparator 13 zum Vergleich an. Wird vom Komparator 13 die Gleichheit zwischen dem Zählerstand des Zählers 14 und dem von dem Speicher 12 übernommenen Zählwert festgestellt, erzeugt der Komparator 13 an seinem Ausgang ein Signal, das über den Schaltsignal- Generator 17 auf das Schaltarray 5, das bereits in Verbindung mit Figur 1 beschrieben ist, wirkt.
Zu diesem Zeitpunkt liegen bereits an dem Pixeldefekt-Generator, R'-G'-B'- Daten 19 an, aus denen der Pixeldefekt-Generator 16 ein R'-G'-B'-Signal 11 erzeugt. Wie bereits in Verbindung mit dem Beispiel nach Figur 1 gezeigt, wird dieses R'-G'-B'-Signal 1 kurzzeitig mittels des Schaltarrays 5, das vom Schaltsignal-Generator 17 mit einem Schaltsignal 18 beaufschlagt wird, auf die Bildschirmansteuerschaltung 6 aufgeschaltet, die eine entsprechenden Darstellung auf dem Bildschirm 7 erzeugt.
Die in Fig. 2 gezeigte Anordnung besitzt natürlich nur Beispielcharakter, insbesondere kann die im Beispiel nach Fig. 2 dargestellte Anordnung eine Vielzahl vom Komparatoren 13 Zählern 14 und Schaltsignal-Generatoren 17 enthalten, um auch nahe beieinander liegende Pixel- bzw. Subpixeldefekte problemlos darstellen zu können. Darüber hinaus ist es natürlich möglich, die Umsetzung eines durch eine Binär-Information vorgegebene Ortes auf dem Bildschirm in den realen Ort auf dem Bildschirm mit unterschiedlichsten, dem Fachmann geläufigen Vorgehensweisen zu erreichen, er wird sich dabei der in Verbindung mit dem Beispiel nach Fig. 2 angegebenen Grundfunktionen Synchronisation, Takterzeugung, Zählen und Vergleichen auf unterschiedliche Weise bedienen.
Weiterhin ist es selbstverständlich denkbar die programmierbare Pixeldefekt- Simulationseinheit 3 mittels eines Mikroprozessors zu realisieren, der die Funktionsweise der beschriebenen Schaltungsteile nachbildet. An der prinzipiellen Funktionsweise ändert sich dadurch jedoch nichts.
Nach dem, wie vorstehend anhand der Figuren 1 und 2 ausgeführt, die Simulation der Pixel- bzw. Subpixeldefekte durch Manipulation des auf die Bildschirmansteuerschaltung 6 aufgeschalteten R-G-B-Signals erreicht wird, ist das Verfahren bzw. die Anordnung zur Simulation der Pixel- bzw. Subpixeldefekte vom Typ des verwendeten Bildschirms unabhängig. Verfahren und Anordnung sind gleichermaßen verwendbar für Plasmabildschirme, LCD-Bildchirme LCOS- und DMD-Projektoren und Ihre jeweiligen Unterarten, kurz gesagt alle matrixadressierbaren Anzeigetypen. Vorausgesetzt ist dabei, dass zur Darstellung der Pixel- bzw. Subpixeldefekte ein Bildschirm 7 verwendet wird, der selbst möglichst wenig derartige Pixel- bzw. Subpixeldefekte aufweist, da es sonst zu einer Verzerrung des zu simulierenden Bildeindruckes kommen würde.
Im weiteren ist die beschriebene Anordnung bzw. das beschriebene Verfahren auch einsetzbar in Verbindung mit Kathodenstrahlbildröhren, so dass es möglich ist, den Bildeindruck, den ein mit Pixel- bzw. Subpixeldefekten behafteter Plasmabildschirm oder LCD-Bildschirm liefern würde, auf einer Kathoden- strahlbildröhre darzustellen.